JP4098193B2 - Slide bearing and rotating anode type X-ray tube - Google Patents
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Description
本発明は軸受および軸受を用いたX線管に係り、特に液体潤滑剤を用いたすべり軸受および回転陽極型X線管に関する。 The present invention relates to a bearing and an X-ray tube using the bearing, and more particularly to a sliding bearing and a rotary anode X-ray tube using a liquid lubricant.
近年、すべり軸受は様々な場面、様々な環境下で用いられ、高い性能が望まれている。例えば、回転陽極型X線管に用いられるすべり軸受では、真空下での高速回転という厳しい使用環境と、高い信頼性が求められている。 In recent years, plain bearings are used in various scenes and various environments, and high performance is desired. For example, a sliding bearing used for a rotary anode X-ray tube is required to have a harsh use environment of high-speed rotation under vacuum and high reliability.
従来のすべり軸受は、回転時に液体潤滑剤を引き込む溝を有し、筒状部材とはめ合う複数の軸受部と、となり合う軸受部の間に、軸受部より細い径を有する部分とを有する軸を使用していた。(特許文献1)。この様な軸受部より細い径を有する部分は、軸受部の焼きつきを防止するために、液体潤滑剤を貯蔵する機能を有している(特許文献2)。
ところが、従来のすべり軸受には次のような問題がある。 However, the conventional sliding bearing has the following problems.
すなわち図7に示す様に、筒状部材101と軸本体102の間の空間を液体潤滑剤103で十分に充填した場合、軸受の焼きつきは防止できるが、液体潤滑剤103と軸本体102との間、および液体潤滑剤103と回転する筒状部材101との間の摩擦損失が大きく、摩擦熱が発生する。筒状部材101が、比較的低速で回転する場合は問題にならないが、きわめて高速で回転する場合、発生した熱は液体潤滑剤103の粘度を低下させ、軸受の負荷能力を低下させてしまう。
That is, as shown in FIG. 7, when the space between the
また、液体潤滑剤103と回転する筒状部材101の間の摩擦熱を考慮し、図8に示す様に、筒状部材101と軸本体102の間の空間を、液体潤滑剤103で一部のみ充填した場合、図9に示す様に、一方の軸受部104側(図中では右側)にのみ液体潤滑剤103が供給され、他方の軸受部104(図中では左側)に十分に液体潤滑剤103が供給されない場合があり、軸の焼きつきが防止できないという問題がある。
Further, considering the frictional heat between the
本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、高速に回転させた場合でも、摩擦損失が小さく、安定的に軸受部に液体潤滑剤が供給でき、信頼性の高いすべり軸受を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a highly reliable slide bearing that has a small friction loss and can stably supply a liquid lubricant to the bearing even when rotated at high speed. The purpose is to do.
また、陽極を高速回転させた場合でも、摩擦損失が小さく、安定的に軸受部に液体潤滑剤が供給でき、信頼性の高い回転陽極型X線管を提供することをも目的とする。 It is another object of the present invention to provide a highly reliable rotary anode type X-ray tube that has a small friction loss even when the anode is rotated at high speed and can stably supply a liquid lubricant to the bearing portion.
上記目的を達成するために、本発明のすべり軸受は、筒状部材と、前記筒状部材に挿入された軸本体と、前記軸本体の一部に互いに離間して設けられ、前記筒状部材と相対的に回転自在に嵌合する複数の軸受部と、前記筒状部材と前記軸受部との間に介在する液体潤滑剤と、前記軸本体の少なくとも前記軸受部間に、前記軸受部に隣接して設けられ、前記軸受部より小径で、かつ前記筒状部材との空間、および前記軸受部と前記筒状部材との空間の容積の合計が、前記液体潤滑剤の体積より小さくなる径と長さを有する第1の小径部と、前記軸本体の前記第1の小径部に隣接して設けられ、前記第1の小径部より小径で、かつ前記筒状部材と前記軸受部とが相対的に回転する際に前記液体潤滑剤と接触しない径と長さを有する第2の小径部とを有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a plain bearing according to the present invention is provided with a cylindrical member, a shaft main body inserted into the cylindrical member, and a part of the shaft main body spaced apart from each other. A plurality of bearing portions that are rotatably fitted relative to each other, a liquid lubricant interposed between the cylindrical member and the bearing portion, and at least between the bearing portions of the shaft body. A diameter that is provided adjacent to each other, has a smaller diameter than the bearing portion, and a total volume of a space between the cylindrical member and a space between the bearing portion and the cylindrical member is smaller than a volume of the liquid lubricant. A first small-diameter portion having a length and a first small-diameter portion of the shaft main body, the first small-diameter portion being adjacent to the first small-diameter portion, having a smaller diameter than the first small-diameter portion, and the cylindrical member and the bearing portion being A second small diameter portion having a diameter and a length that do not come into contact with the liquid lubricant when rotating relatively; It is characterized by having.
また、上記目的を達成するために、本発明の回転陽極型X線管は、筒状部材と、前記筒状部材に挿入され、前記筒状部材を回転可能に支持する軸本体と、前記筒状部材に取り付けられた回転陽極と、前記筒状部材と前記回転陽極とを内部に収納した真空容器とを有する回転陽極型X線管において、前記軸本体の一部に互いに離間して設けられ、回転時に液体潤滑剤を引き込む溝を有し、前記筒状部材を回転自在に嵌合する複数の軸受部と、前記筒状部材と前記軸受部との間に介在する液体潤滑剤と、前記軸本体の少なくとも前記軸受部間に、前記軸受部に隣接して設けられ、前記溝の底部より小径で、かつ前記筒状部材との空間、および前記軸受部と前記筒状部材との空間の容積の合計が、前記潤滑剤の体積より小さくなる径と長さを有する第1の小径部と、前記軸本体の前記第1の小径部に隣接して設けられ、前記第1の小径部より小径で、かつ前記筒状部材の回転時に前記液体潤滑剤と接触しない径と長さを有する第2の小径部とを有することを特徴としている。 In order to achieve the above object, a rotating anode X-ray tube according to the present invention includes a cylindrical member, a shaft body that is inserted into the cylindrical member and rotatably supports the cylindrical member, and the cylinder. In a rotary anode type X-ray tube having a rotary anode attached to a cylindrical member and a vacuum vessel in which the cylindrical member and the rotary anode are housed, a part of the shaft body is provided apart from each other. A plurality of bearing portions that have grooves for drawing the liquid lubricant during rotation and that rotatably fit the cylindrical member, the liquid lubricant interposed between the cylindrical member and the bearing portion, Between at least the bearing portions of the shaft body, adjacent to the bearing portion, having a smaller diameter than the bottom of the groove, and a space between the cylindrical member and a space between the bearing portion and the cylindrical member. The total volume has a diameter and length that are smaller than the volume of the lubricant. A small-diameter portion, and a diameter that is provided adjacent to the first small-diameter portion of the shaft body, is smaller in diameter than the first small-diameter portion, and does not contact the liquid lubricant when the cylindrical member rotates. It has the 2nd small diameter part which has length, It is characterized by the above-mentioned.
本発明によれば、筒状部材と軸受部とを相対的に高速に回転させた場合でも、摩擦損失が小さく、安定的に軸受部に液体潤滑剤が供給でき、信頼性の高いすべり軸受を提供することができる。 According to the present invention, even when the cylindrical member and the bearing portion are rotated at a relatively high speed, the friction loss is small, the liquid lubricant can be stably supplied to the bearing portion, and a highly reliable slide bearing is provided. Can be provided.
また、陽極を高速回転させた場合でも、摩擦損失が小さく、安定的に軸受部に液体潤滑剤が供給できて、信頼性の高い回転陽極型X線管を提供することができる。 Further, even when the anode is rotated at a high speed, the friction loss is small, and the liquid lubricant can be stably supplied to the bearing portion, so that a highly reliable rotary anode X-ray tube can be provided.
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
以下に、本発明による回転陽極型X線管の実施例を、図1〜図5を参照して説明する。図1は本発明による回転陽極型X線管の実施例の一部切欠断面図である。 Below, the Example of the rotating anode type | mold X-ray tube by this invention is described with reference to FIGS. FIG. 1 is a partially cutaway sectional view of an embodiment of a rotating anode X-ray tube according to the present invention.
内部が真空に保たれた真空容器(図示せず)の内部に、軸本体である固定軸2が固定されている。真空容器の内部には回転陽極3が取り付けられた筒状部材である回転体4が、固定軸2に回転可能な状態で嵌合されている。
A
固定軸2の一部には、軸受部5a、5bが互いに離間して設けられている。固定軸2と回転体4の間の空間には液体潤滑剤6が封入されている。液体潤滑剤6は例えば液体金属など導電性かつ熱伝導率の高い液体で、電気的に、また熱的に固定軸2と回転体4とを接続している。固定軸2と回転体4の間を電気的に接続することで、固定軸2から回転陽極3へ通電可能となり、また固定軸2と回転体4の間を熱的に接続することで、固定軸2から回転陽極3の放熱が可能となる。
軸受部5a、5bには、動圧グルーブ7が加工されており、回転体4が回転する際、軸受部5a、5bへ液体潤滑剤6を引き込む。
A
軸受部5aの軸受部5b側の隣接部、および軸受部5bの軸受部5a側の隣接部には、第1の小径部8、8が設けられている。これらの第1の小径部8、8の径と長さは、動圧グルーブ7の底よりも小径に、第1の小径部8、8と回転体4との空間、および軸受部5
a、5bと回転体4との空間の容積の総和が、液体潤滑剤6の体積より小さくなる様に設定する。
1st
The total volume of the spaces a and 5b and the rotating
さらに、固定軸2の第1の小径部8、8で挟まれた位置に、第2の小径部9が設けられている。第2の小径部9の径と長さは、第1の小径部8、8より小径で、回転体4が回転しない際には液体潤滑剤6が溜められ、また回転体4が回転した際には、液体潤滑剤6が軸受部5a、5bおよび第1の小径部8、8と回転体4との間隙に充填された状態で、第2の小径部9と前記潤滑剤6とが接触しない様に設定する。
Furthermore, a second
回転体4の外側には、電磁コイルをもつステータ10を配置し、回転磁界を生じさせ、回転体4と回転陽極3を高速回転させる。
A
本実施例による回転陽極型X線管のすべり軸受の動作メカニズムを説明するため、図2(a)、図2(b)から図5に軸受部分の動作モデルを示す。ここで第1の小径部8が、軸受部5a、5bそれぞれの両隣に、合計4箇所に設けられている。なお、図1においては軸受部5a、5bが回転体4の内壁11の両端に位置しているため、軸受部5a、5bの外側2箇所の第1の小径部8は必要なく、軸受部5a、5bの内側2箇所にのみ配置している。
In order to explain the operation mechanism of the sliding bearing of the rotating anode type X-ray tube according to the present embodiment, FIGS. 2 (a) and 2 (b) to 5 show an operation model of the bearing portion. Here, the first
図2(a)は、回転体4の停止時における滑り軸受の内部を示した図、図2(b)は、回転体4の回転時におけるすべり軸受の内部を示した図である。回転体4の停止時に図2(a)の様に、重力によって回転体4内の軸受部5a、5b、第1の小径部および第2の小径部の下側に溜まっていた液体潤滑剤6は、回転体4の回転に伴って遠心力が働き、図2(b)に示すように回転体4の内壁全体に付着する。
2A is a diagram showing the inside of the sliding bearing when the
図3は、回転時におけるすべり軸受の内部、特に第2の小径部9付近を拡大して示した図である。液体潤滑剤6が回転体4と共に回転することによって、液体潤滑剤6に遠心力が働き、液体潤滑剤6と第2の小径部9は接触せず、第2の小径部9において液体潤滑剤6と回転する回転体4との間の摩擦損失、および液体潤滑剤6と固定軸2との間の摩擦損失は発生しない。また、動圧グルーブ7が発生させる動圧に加え、液体潤滑剤6の余剰部12に働く遠心力から生じる流体圧力が、軸受の負荷能力を向上させる。
FIG. 3 is an enlarged view showing the inside of the plain bearing during rotation, particularly the vicinity of the second
図4は、製造時のばらつきや環境変化などより、図3に対して液体潤滑剤6の量が多くなった場合の、回転時におけるすべり軸受の内部、特に第2の小径部9付近を拡大して示した図である。液体潤滑剤6と第2の小径部9が接触するまで余裕があるため、液体潤滑剤6の液面が高くなっても、第2の小径部9において摩擦損失は発生しない。
FIG. 4 is an enlarged view of the inside of the sliding bearing during rotation, particularly the vicinity of the second
図5は、逆に製造時のばらつきや環境変化などより、図3に対して液体潤滑剤6の量が少ない場合の、回転時におけるすべり軸受の内部、特に第2の小径部9付近を拡大して示した図である。液体潤滑剤6と第2の小径部9との空間13は大きくなり、回転体4の内壁11が露出する。しかしながら、図9に示す従来のすべり軸受と異なり、内壁11の露出は第2の小径部9部分から先に発生するので、内壁11の露出が軸受部5a、5bへ達するまで余裕がある。
FIG. 5 shows an enlarged view of the inside of the sliding bearing during rotation, particularly the vicinity of the second
以上のように構成した回転陽極型X線管によれば、低い摩擦損失で高速回転が可能であり、また安定して液体潤滑剤6が供給されるので、高い信頼性を有する。
According to the rotary anode type X-ray tube configured as described above, high-speed rotation is possible with low friction loss, and the
なお、本実施例では、筒状部材に円筒状の回転体4を用いたが、筒状部材は、例えば2ピース構造の部材や、ベース板に設けられた貫通穴、スラスト方向の軸受機構との組み合わせなど、回転可能に固定できれば良い。また、本実施例では、軸本体が固定側、筒状部
材が回転側であるが、筒状部材が固定側、軸本体が回転側であってもよい。
In this embodiment, the cylindrical
また、本実施例では、動圧グルーブ7を有した動圧流体軸受を例にとっているが、動圧グルーブ7のない平軸受でもよいことは勿論である。
In this embodiment, the hydrodynamic fluid bearing having the
以下に、本発明を用いた滑り軸受を人工衛星用フライホイールに適用した実施例を、図6を参照して説明する。なお、図2乃至図5の第1の実施例の各部と同一部分は、同一符号で示し、その説明を省略する。 Hereinafter, an embodiment in which the sliding bearing using the present invention is applied to a flywheel for an artificial satellite will be described with reference to FIG. The same parts as those of the first embodiment shown in FIGS. 2 to 5 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
固定軸2を備えるハウジング20の内部に、回転体4が回転可能に取り付けられている。回転体4には、モータロータ21を有するフライホイールマス22が固定されている。回転体4は軸受部5a、5bでラジアル方向、スラスト軸受部23でスラスト方向に保持され、ハウジング20とフライホイールマス22が相対的に滑らかに回転することを可能にしている。回転体4の内部はパッキン24にて密閉され、飽和蒸気圧の低い液体潤滑剤6、例えば液体金属が供給されている。
A
上述の人工衛星用フライホイールによれば、低い摩擦損失で高速回転が可能であり、また安定して液体潤滑剤6が供給されるので、高い信頼性を有する。また、人工衛星は真空で使用されるため、パッキン24の気密状態が保たれなくなると、液体潤滑剤6は蒸発してしまう。飽和蒸気圧の低い液体潤滑剤6を使用することで、回転体4の内部の圧力を下げることが可能になり、パッキン24に要求される気密性が緩和され、信頼性を向上させることができる。
According to the above-described flywheel for an artificial satellite, high-speed rotation is possible with low friction loss, and the
2 固定軸
3 回転陽極
4 回転体
5a,5b 軸受部
6 液体潤滑剤
7 動圧グルーブ
8 第1の小径部
9 第2の小径部
10 ステータ
11 内壁
12 余剰部
13 空間
20 ハウジング
21 モータロータ
22 フライホイールマス
23 スラスト軸受部
24 パッキン
101 筒状部材
102 軸本体
103 液体潤滑剤
104 軸受部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記筒状部材に挿入された軸本体と、
前記軸本体の一部に互いに離間して設けられ、前記筒状部材と相対的に回転自在に嵌合する複数の軸受部と、
前記筒状部材と前記軸受部との間に介在する液体潤滑剤と、
前記軸本体の少なくとも前記軸受部間に、前記軸受部に隣接して設けられ、前記軸受部より小径で、かつ前記筒状部材との空間、および前記軸受部と前記筒状部材との空間の容積の合計が、前記液体潤滑剤の体積より小さくなる径と長さを有する第1の小径部と、
前記軸本体の前記第1の小径部に隣接して設けられ、前記第1の小径部より小径で、かつ前記筒状部材と前記軸受部とが相対的に回転する際に前記液体潤滑剤と接触しない径と長さを有する第2の小径部とを有することを特徴とするすべり軸受。 A tubular member;
A shaft body inserted into the tubular member;
A plurality of bearing portions which are provided apart from each other in a part of the shaft main body and which are rotatably fitted to the cylindrical member;
A liquid lubricant interposed between the cylindrical member and the bearing portion;
Provided adjacent to the bearing portion between at least the bearing portions of the shaft main body, having a smaller diameter than the bearing portion, and a space between the cylindrical member and a space between the bearing portion and the cylindrical member. A first small diameter portion having a diameter and a length, the total volume of which is smaller than the volume of the liquid lubricant;
The liquid lubricant is provided adjacent to the first small-diameter portion of the shaft main body, and has a smaller diameter than the first small-diameter portion, and the cylindrical member and the bearing portion rotate relatively. A slide bearing comprising a second small diameter portion having a diameter and a length that do not contact each other.
前記筒状部材に挿入され、前記筒状部材を回転可能に支持する軸本体と、
前記筒状部材に取り付けられた回転陽極と、
前記筒状部材と前記回転陽極とを内部に収納した真空容器とを有する回転陽極型X線管において、
前記軸本体の一部に互いに離間して設けられ、回転時に液体潤滑剤を引き込む溝を有し、前記筒状部材を回転自在に嵌合する複数の軸受部と、
前記筒状部材と前記軸受部との間に介在する液体潤滑剤と、
前記軸本体の少なくとも前記軸受部間に、前記軸受部に隣接して設けられ、前記溝の底部より小径で、かつ前記筒状部材との空間、および前記軸受部と前記筒状部材との空間の容積の合計が、前記潤滑剤の体積より小さくなる径と長さを有する第1の小径部と、
前記軸本体の前記第1の小径部に隣接して設けられ、前記第1の小径部より小径で、かつ前記筒状部材の回転時に前記液体潤滑剤と接触しない径と長さを有する第2の小径部とを有することを特徴とする回転陽極型X線管。 A tubular member;
A shaft body inserted into the tubular member and rotatably supporting the tubular member;
A rotating anode attached to the tubular member;
In the rotary anode type X-ray tube having the cylindrical member and the vacuum container containing the rotary anode therein,
A plurality of bearing portions that are provided apart from each other in a part of the shaft main body, have grooves into which a liquid lubricant is drawn during rotation, and fit the cylindrical member rotatably;
A liquid lubricant interposed between the cylindrical member and the bearing portion;
The shaft body is provided between at least the bearing portions and adjacent to the bearing portion, has a smaller diameter than the bottom of the groove, and a space between the cylindrical member and a space between the bearing portion and the cylindrical member. A first small-diameter portion having a diameter and length smaller than the volume of the lubricant,
A second portion provided adjacent to the first small diameter portion of the shaft body, having a diameter and a length that is smaller than the first small diameter portion and does not contact the liquid lubricant when the cylindrical member rotates. A rotary anode X-ray tube characterized by having a small-diameter portion.
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